專利名稱：簡易乙醇?xì)怏w檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種簡易的乙醇?xì)怏w傳感檢測裝置，該裝置能準(zhǔn)確、快速地檢測 出工業(yè)生產(chǎn)和駕駛員呼氣中的乙醇?xì)怏w濃度。
背景技術(shù)：
乙醇是一種易燃、其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物的危險化學(xué)品，人的半致死 量LD5(I為13. 7g/kg。在生產(chǎn)中長期接觸高濃度乙醇可引起鼻、眼、粘膜刺激癥狀，以及頭痛、 頭暈、疲乏、易激動、震顫、惡心等。工廠車間中的有毒物質(zhì)如苯胺、硝基苯、四氯化碳、鹵代 烴等可使人對乙醇的抵抗力顯著下降，接觸上述物質(zhì)的人要特別注意乙醇的危害作用。美 國職業(yè)安全與健康管理局(0SHA)則規(guī)定工廠車間中允許乙醇?xì)怏w的最大濃度為1900mg/m3 或 lOOOppm。目前市場上針對乙醇?xì)怏w檢測的微型化裝置有很多，但其核心乙醇敏感元件大多 為氧化物-半導(dǎo)體傳感器，且這些裝置還需從美國、韓國、日本等國進(jìn)口。雖然這種氧化 物_半導(dǎo)體傳感器使用較方便，但其電路設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，不易制備，且需高溫?zé)Y(jié)而成，易 受毒害而失效。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡易的乙醇?xì)怏w檢測裝置，該裝置采 用的乙醇敏感元件是涂膜石英晶體傳感器，易于制備、操作方便、可反復(fù)使用，能在數(shù)分鐘 內(nèi)準(zhǔn)確地檢測出乙醇?xì)怏w的濃度。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種能檢測乙醇?xì)怏w的裝置， 該裝置包括兩個進(jìn)氣管路和一個出氣管路，所述的進(jìn)氣管合并成一路通過干燥管進(jìn)入檢測 瓶，檢測瓶上用橡膠塞密封，所述橡膠塞中插有一個石英晶體傳感器和所述的出氣管，涂敷 在傳感器上的涂膜材料是2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴(全名5，11，17，23_四甲基_2，8， 14，20-四乙基-4,6,10，12，16，18，22，24-八羥基杯[4]芳烴)，所述石英晶體傳感器與晶 體管-晶體管-邏輯(TTL)振蕩電路連接，所述振蕩電路與頻率計(jì)數(shù)器連接，構(gòu)成一個傳感 檢測回路。其特征是裝置的設(shè)計(jì)、石英晶體傳感器的應(yīng)用和對乙醇有特異吸附功能的涂膜 物質(zhì)2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴的使用。它可以通過超分子作用高靈敏、高選擇性地吸附 乙醇?xì)怏w分子。通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，其涂敷于石英晶體傳感器上的量為16-27微克之 間時的檢測效果最佳。整個裝置由以上幾個部件組裝而成，易拆除更換，便于攜帶。其工作 原理是乙醇?xì)怏w能選擇性地吸附在涂膜物質(zhì)上，產(chǎn)生的微小質(zhì)量變化會使傳感器的諧振頻 率發(fā)生變化，以頻率變化值來計(jì)算所測氣樣中乙醇?xì)怏w的濃度。在裝置的設(shè)計(jì)上，氮?dú)夂鸵掖荚嚇拥膬蓚€進(jìn)氣管路可獨(dú)立開關(guān)，氮?dú)夂鸵掖荚嚇?可交替進(jìn)入檢測瓶內(nèi)。氮?dú)饪梢允刮皆谒鐾磕の镔|(zhì)上的乙醇?xì)怏w脫附，使傳感器諧振 頻率恢復(fù)到初值。整個過程在十分鐘以內(nèi)就可以完成，隨后就能繼續(xù)用于下一次的檢測，所 以該裝置能有效地減少檢測時間和簡化操作過程。[0007]本實(shí)用新型的有益效果是，可以準(zhǔn)確、快速、連續(xù)地測定乙醇?xì)怏w的濃度，且裝置 結(jié)構(gòu)簡單，易于便攜智能化改造。因而特別適用于工業(yè)生產(chǎn)、高危作業(yè)環(huán)境、機(jī)動車駕駛?cè)?員酗酒酒醉/酒駕呼氣的乙醇濃度檢測。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1是簡易乙醇?xì)怏w檢測裝置的示意圖。圖2是傳感器的頻率變化值(以Hz表示)與乙醇?xì)怏w對應(yīng)濃度(ppm)的關(guān)系曲 線圖。圖3是對乙醇?xì)怏w分子有特定選擇性吸附功能的2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴的 分子結(jié)構(gòu)。圖1中1.氣樣進(jìn)氣管，2.氮?dú)膺M(jìn)氣管，3.氣樣進(jìn)氣管開關(guān)，4.氮?dú)膺M(jìn)氣管開關(guān)， 5干燥管(內(nèi)填充3A分子篩)，6.石英晶體傳感器，7.出氣管開關(guān)，8.橡膠塞，9.出氣管， 10.檢測瓶，11.振蕩電路，12.頻率計(jì)數(shù)器。圖2是把21微克的2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴涂敷于石英晶體傳感器上，通過 加入標(biāo)準(zhǔn)樣品的乙醇?xì)怏w可得到乙醇?xì)怏w濃度與響應(yīng)頻率變化值的關(guān)系曲線，該曲線擬合 的方程為y = 375. 84x-1055. 42其中y表示乙醇?xì)怏w的濃度(ppm)，x表示頻率變化值A(chǔ)F(Hz)。上述關(guān)系曲線是 在室溫25 °C時繪制的。
具體實(shí)施方式
如圖1中所示，兩個進(jìn)氣管1、2合并成一路經(jīng)過干燥管5后進(jìn)入檢測瓶10底部， 檢測瓶10可以是玻璃制的，也可以是塑料制的，大小可取0.5L。檢測瓶10上用橡膠塞8 密封，橡膠塞8中插有一個石英晶體傳感器6和出氣管9，石英晶體傳感器6與振蕩電路11 連接，振蕩電路11再與頻率計(jì)數(shù)器12相連接，這樣就方便地組裝成一個完整的傳感檢測回 路。要提到的是，石英晶體傳感器6上所述涂層材料2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴是此傳 感檢測的關(guān)鍵物質(zhì)，它可以通過超分子作用對乙醇?xì)怏w進(jìn)行高靈敏地選擇性吸附。橡膠塞 8與檢測瓶10、出氣管9與橡膠塞8都是緊密連接的，以此保證檢測瓶10的整體密封性良 好。具體檢測的操作過程如下1.首先打開電源，使振蕩電路11起振，此時頻率計(jì)數(shù)器12會顯示出振蕩的頻率， 然后打開氮?dú)膺M(jìn)氣管開關(guān)4和出氣管開關(guān)7，待其頻率顯示穩(wěn)定時關(guān)閉氮?dú)膺M(jìn)氣管開關(guān)4和 出氣管開關(guān)7，記錄下初始頻率值& ；2.然后打開氣樣進(jìn)氣管開關(guān)3和出氣管開關(guān)7，待頻率計(jì)數(shù)器12顯示穩(wěn)定時，關(guān) 閉氣樣進(jìn)氣管開關(guān)3和出氣管開關(guān)7，記錄下頻率值F2 ；3.每個氣樣的頻率響應(yīng)值(AF，Hz)可由下式得出AF = FfF2，ffi AF代入到圖 2的工作曲線方程中，即可算出氣樣中乙醇?xì)怏w的濃度值；4.檢測完畢后，打開出氣管開關(guān)7和氮?dú)膺M(jìn)氣管開關(guān)4，使頻率計(jì)數(shù)器12顯示頻率恢復(fù)到初始頻率值F1，然后關(guān)閉所有氣路，以備下次檢測用。本實(shí)用新型可以應(yīng)用于乙醇工業(yè)生產(chǎn)、使用等過程中有可能發(fā)生乙醇安全事故的 泄漏點(diǎn)的監(jiān)測，以保證車間操作人員的生命健康。只要將氣樣管路連接至這些易發(fā)生安全 事故的泄漏點(diǎn)，就可以及時地對乙醇?xì)怏w的濃度進(jìn)行靈敏、快速的檢測。目前在可查的專利中有專門用于呼氣酒精檢測的一次性吹管，如一種用于呼氣 酒精檢測器的一次性吹管(99209831. 9)。這種氣體收集簡易裝置能準(zhǔn)確地測量出人們呼出 氣體的體積。將上述氣體收集簡易裝置裝配在本實(shí)用新型的氣樣進(jìn)氣管路上，可對機(jī)動車 駕駛?cè)藛T酗酒酒醉/酒駕呼氣中乙醇?xì)怏w的濃度進(jìn)行現(xiàn)場即時的準(zhǔn)確測定。
權(quán)利要求一種乙醇?xì)怏w檢測裝置，其特征是該裝置由兩個進(jìn)氣管(1)、(2)合并成一路經(jīng)過干燥管(5)后進(jìn)入檢測瓶(10)底部，檢測瓶(10)上用橡膠塞(8)密封，橡膠塞(8)中插有一個石英晶體傳感器(6)和出氣管(9)，石英晶體傳感器(6)與振蕩電路(11)連接，振蕩電路(11)再與頻率計(jì)數(shù)器(12)相連接，構(gòu)成一個完整的傳感檢測回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇?xì)怏w檢測裝置，其特征是兩個進(jìn)氣管路(1)、(2)可獨(dú) 立控制開關(guān)，氮?dú)夂鸵掖荚嚇涌山惶孢M(jìn)入檢測瓶(10)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇?xì)怏w檢測裝置，其特征是石英晶體傳感器(6)與TTL振 蕩電路(11)相連接，振蕩電路再與頻率計(jì)數(shù)器(12)連接，構(gòu)成一個完整的傳感檢測回路， 并用此傳感回路達(dá)到靈敏地檢測乙醇的目的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙醇?xì)怏w檢測裝置，其特征是涂敷在石英晶體傳感器(6) 上的敏感涂膜材料是2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的乙醇?xì)怏w檢測裝置，其特征是其涂敷于石英晶體傳感器(6) 上的敏感涂膜材料2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴的量為16-27微克之間時的檢測效果最佳。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種簡易乙醇?xì)怏w檢測裝置，該裝置由兩個進(jìn)氣管(1)、(2)合并成一路經(jīng)過干燥管(5)后進(jìn)入檢測瓶(10)底部，檢測瓶(10)上用橡膠塞(8)密封，橡膠塞(8)中插有一個石英晶體傳感器(6)和出氣管(9)，其中涂敷在石英晶體傳感器(6)上的敏感涂膜材料為2-甲基間苯二酚杯[4]芳烴，它可以通過超分子作用高靈敏、高選擇性地吸附乙醇?xì)怏w分子，石英晶體傳感器(6)與振蕩電路(11)連接，振蕩電路(11)再與頻率計(jì)數(shù)器(12)相連接，構(gòu)成一個完整的傳感檢測回路。該裝置能準(zhǔn)確、快速地檢測出工業(yè)生產(chǎn)和駕駛員呼氣中乙醇?xì)怏w的濃度。
文檔編號G01N27/00GK201765204SQ20102016309
公開日2011年3月16日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者孫立賢, 張玲, 戴云林, 戴益民, 曹忠, 曾巨瀾, 肖忠良 申請人:長沙理工大學(xué)